專利名稱：1.444μm Nd:YAG激光醫(yī)療機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本激光醫(yī)療機(jī)屬于醫(yī)療設(shè)備，尤其是涉及到激光醫(yī)療器械設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，激光技術(shù)飛速發(fā)展，激光技術(shù)除了應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域外，還廣泛應(yīng)用在通訊、醫(yī)療、激光測(cè)試等多個(gè)方面。在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用的范圍是越來(lái)越廣，應(yīng)用的激光波段也是越來(lái)越多，比如有1.064μm，1.319μm，1.34μm等等。但是1.064μm、1.319μm波段的激光在臨床上具有良好的止血、凝固作用，可是對(duì)生物組織的切割能力差；1.34μm波段激光雖然具有較好的止血、凝固和切割能力，但是容易對(duì)人眼產(chǎn)生危害；長(zhǎng)波段激光如CO2的10.6μm、2μm(激發(fā)介質(zhì)為Cr，Tm，Ho:YAG)以及3μm(Er:YAG)等，它們對(duì)生物組織的吸收系數(shù)大，有良好的氣化、切割作用，但對(duì)生物組織的穿透深度較淺，止血、凝固效果差。而且這些波段的激光輸出能量都不大，主要是因?yàn)檫@些激發(fā)介質(zhì)在工作時(shí)熱效應(yīng)很明顯，導(dǎo)致激光能量或功率上不去。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開(kāi)一種新型激光醫(yī)療機(jī)，波長(zhǎng)為1.444μm，兼具短波段對(duì)生物組織作用力強(qiáng)、止血凝固效果好和長(zhǎng)波段人眼安全的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于激光手術(shù)中。
Nd3+在釔鋁石榴石晶體中有一些躍遷能級(jí)，比如常用的有4F3/2能級(jí)的R2組態(tài)到4I13/2能級(jí)的X1組態(tài)和X3組態(tài)躍遷產(chǎn)生的1319nm和1338nm輻射，4F3/2能級(jí)的R2組態(tài)到4I11/2能級(jí)的Y3組態(tài)躍遷產(chǎn)生1064nm輻射。但是還有一條譜線可以躍遷產(chǎn)生1444nm波段激光，那就是Nd3+離子4F3/2能級(jí)的R1組態(tài)到4I13/2能級(jí)的X7組態(tài)的躍遷輻射，表1中給出了Nd:YAG激光晶體的一些譜線的躍遷截面的參數(shù)，從表中我們可以發(fā)現(xiàn)，1444nm波長(zhǎng)譜線的躍遷截面最小，從而對(duì)激光晶體進(jìn)行<p>表1 1×2H鋼絞線結(jié)構(gòu)尺寸及允許偏差、每米參考質(zhì)量

1×3H鋼絞線結(jié)構(gòu)如附圖2所示，即由三根同樣直徑的螺旋肋鋼絲通過(guò)捻制而成。1×3H鋼絞線結(jié)構(gòu)尺寸及允許偏差、每米參考質(zhì)量應(yīng)符合表2規(guī)定。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖2，d1為螺旋肋鋼絲外輪廓圓直徑，A為鋼絞線測(cè)量尺寸，Dn為鋼絞線直徑。
表2 1×3H鋼絞線結(jié)構(gòu)尺寸及允許偏差、每米參考質(zhì)量

1×7H鋼絞線結(jié)構(gòu)如附圖3、圖4所示，即由七根鋼絲通過(guò)捻制而成。鋼絲的分布為中心1根，周圍6根，周圍6根鋼絲直徑相同，均為螺旋肋鋼絲。中心的鋼絲可以是螺旋肋鋼絲，也可以是光圓鋼絲，其中心鋼絲直徑d0較周圍鋼絲直徑d加大范圍不小于2.5％。1×7H鋼絞線結(jié)構(gòu)，分中心為螺旋肋鋼絲和中心為光圓鋼絲兩種。當(dāng)1×7H鋼絞線結(jié)構(gòu)中心為<p>激光振蕩器包括激光諧振腔、激光晶體和腔鏡片。我們將能產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的激光晶體Nd:YAG放置于激光諧振腔中，激光諧振腔兩端放置兩鏡片，一片為全反射鏡片，另一片為輸出鏡片，全反射鏡片上鍍上對(duì)1.444μm波段激光具有全反射率、對(duì)1.0μm以及1.3μm波段高透的膜系，輸出鏡片鍍上對(duì)1.0μm和1.3μm波段高透、1.444μm波段激光具有20％透過(guò)率的膜系，選擇腔長(zhǎng)在300mm到400mm之間，利用冷卻系統(tǒng)和激光泵浦系統(tǒng)的共同作用，使激光器輸出端輸出1.444μm波段的激光，光纖耦合系統(tǒng)帶有聚焦耦合透鏡，可將激光耦合進(jìn)光纖中輸出。
本激光醫(yī)療機(jī)輸出波長(zhǎng)為1.444μm，與傳統(tǒng)的激光醫(yī)療機(jī)相比，對(duì)水的吸收峰分別是1.0μm或1.3μm波段的100倍和13倍，對(duì)人體組織作用的能力強(qiáng)，可以廣泛用于切割、內(nèi)窺切除等手術(shù)中。輸出波長(zhǎng)為1.444μm，在人眼安全范圍之內(nèi)，可安全操作。采用摻雜Nd離子的激光介質(zhì)來(lái)產(chǎn)生激光，受到激光熱效應(yīng)的影響小，可以在較低輸入能量的下，輸出高功率的激光。
現(xiàn)結(jié)合附圖1進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案在圖1中，將摻Nd的激光晶體2放置于全反射鏡片1和輸出鏡片3之間，全反射鏡片1鍍上對(duì)1.0μm，1.3μm波段高透，對(duì)1.4μm波段高反的膜系，輸出鏡片3鍍上對(duì)1.0μm，1.3μm波段高透，對(duì)1.4μm波段具有最佳耦合輸出的膜系。在氙燈或氪燈為泵浦源或用半導(dǎo)體激光器為泵浦源下，在脈沖泵浦或連續(xù)泵浦的工作方式下，激光晶體2中的Nd3+離子吸收泵浦光后所產(chǎn)生的1444nm熒光在激光諧振腔之間振蕩于激光波長(zhǎng)上，激光器可輸出1.444μm波段的激光，輸出的激光通過(guò)聚焦耦合透鏡4耦合進(jìn)光纖5，即可利用1.444μm的激光，方便可靠。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖，其中1為激光器的全反射鏡片，2為摻Nd的激光晶體，3為激光器的輸出鏡片，4為聚焦耦合透鏡，5為輸出光纖；圖2為本發(fā)明的具體構(gòu)成圖，其中6為He-Ne引導(dǎo)光，7為泵浦氪燈，8為雙橢圓聚光腔，9為激光工作電源，10為第一45度放置鏡片、11為第二45度放置鏡片。
具體實(shí)施例下面結(jié)合實(shí)施例來(lái)具體說(shuō)明。
將激光晶體2置于全反射鏡片1和輸出鏡片3之間。全反射鏡片1是平鏡，表面鍍上了對(duì)1.444μm反射率為99.8％，對(duì)1.0μm的透過(guò)率為98％和對(duì)1.3μm波段的透過(guò)率為80％的膜，輸出鏡片3也是平鏡，表面鍍上對(duì)1.0μm透過(guò)率為95％、對(duì)1.3μm透過(guò)率為60％、對(duì)1.444μm輸出耦合度為20％參數(shù)的膜系，從而能大量抑制掉1.0μm和1.3μm波段的激光的起振，全反射鏡片1和輸出鏡片3之間的距離為40cm。泵浦氪燈7密封在摻雜Eu的石英玻管中，用來(lái)泵浦激光晶體2；激光晶體2是Nd:YAG激光晶體，用來(lái)產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，摻雜的Nd3+的離子濃度為0.7at％，激光晶體長(zhǎng)度為110mm，直徑為7mm，雙橢圓聚光腔8內(nèi)壁鍍上Ag以加強(qiáng)泵浦氪燈7發(fā)出泵浦光的反射，提高泵浦效率，腔內(nèi)通水用來(lái)冷卻激光晶體2和泵浦氪燈7；第一45度放置鏡片10和第二45度放置鏡片11，產(chǎn)生折疊光路，鏡片10和鏡片11表面都鍍上對(duì)1.444μm反射率為99％、對(duì)1.064μm波段透過(guò)率為93％的膜系，可將輸出光中的少量1.064μm波段激光慮掉。聚焦耦合透鏡4表面鍍上對(duì)1.444μm高透的膜系，減少輸入損耗，可將輸出的1.444μm波段激光以及He-Ne引導(dǎo)光6耦合進(jìn)光纖5之中，He-Ne引導(dǎo)光6發(fā)出的紅色引導(dǎo)光和所輸出的1.444μm激光同光路，用于指示輸出1.444μm激光所在位置。脈沖電源9工作，工作頻率為10HZ，通過(guò)冷卻系統(tǒng)的冷卻，給燈輸入540J的能量，我們最大可以獲得5J左右的1.444μm波段的激光。該激光可通過(guò)光纖5直接用于醫(yī)用上的切割、內(nèi)切割等手術(shù)中。
權(quán)利要求
1.1.444μm Nd:YAG激光醫(yī)療機(jī)，包括激光振蕩器，激光泵浦系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，引導(dǎo)光和光纖耦合系統(tǒng)，其特征在于所使用的激光增益介質(zhì)Nd:YAG晶體摻雜Nd3+離子濃度在0.45at％-1.2at％之間；Nd:YAG激光晶體為棒狀，且半徑在5mm-10mm范圍內(nèi)；采用雙橢圓緊包腔，且腔內(nèi)壁所附的反射材料為Ag；采用摻雜Eu的石英玻管來(lái)慮掉泵浦燈中的紫外輻射和長(zhǎng)波段的泵浦熒光；在光學(xué)諧振腔兩端的鏡片上鍍上膜層。
2.如權(quán)利要求1所述的激光醫(yī)療機(jī)，其特征在于泵浦系統(tǒng)為氪燈、氙燈泵浦或半導(dǎo)體激光器泵浦。
3.如權(quán)利要求1所述的激光醫(yī)療機(jī)，其特征在于所用的引導(dǎo)光是He-Ne引導(dǎo)光或發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光。
全文摘要
1.444μm Nd:YAG激光醫(yī)療機(jī)，包括激光振蕩器，激光泵浦系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，引導(dǎo)光和光纖耦合系統(tǒng)。所使用的激光增益介質(zhì)Nd:YAG晶體摻雜Nd
文檔編號(hào)H01S3/16GK1618410SQ20031011500
公開(kāi)日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2003年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月19日
發(fā)明者林授群, 黃見(jiàn)洪, 鄭暉, 林宗志 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所